KR101676848B1

KR101676848B1 - 스마트 안전 헬멧 및 방법, 이를 이용한 안전 관리 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR101676848B1
Application number: KR1020140162753A
Authority: KR
Inventors: 구승엽; 조종현
Original assignee: 주식회사 차후
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2016-11-17
Also published as: KR20160060435A

Abstract

본 발명은 스마트 안전 헬멧 및 방법, 이를 이용한 안전 관리 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명의 스마트 안전 헬멧은 작업자의 위치 및 상태를 파악하기 위하여, 무선 통신 모듈과 뇌파 측정 센서를 구비한다. 안전 관리 시스템은 스마트 안전 헬멧으로부터 위치 정보와 뇌파 측정 정보를 무선 중계기를 통해 작업자 단말기 및 관리 서버로 전달한다. 본 발명에 의하면, 실시간의 작업자의 위치를 파악할 수 있으며, 측정된 뇌파를 이용하여 작업자의 상태를 파악 및 모니터링 가능하고, 관리 서버에서 위치 정보와 뇌파 측정 정보를 분석하여, 이상 발생 시, 작업자 단말기와 스마트 안전 헬멧으로 이상 발생을 인지할 수 있도록 알람을 전달하여 안전 사고를 예방할 수 있다.

Description

스마트 안전 헬멧 및 방법, 이를 이용한 안전 관리 시스템 및 그 방법{SMART SAFETY HELMET AND METHOD, SAFETY MANAGEMENT SYSTEM AND METHOD USING THEREOF}

본 발명은 스마트 안전 헬멧에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 근거리 무선 통신 모듈과 뇌파 측정 센서를 구비하여 작업자의 위치 정보와 상태를 실시간으로 모니터링하기 위한 스마트 안전 헬멧 및 방법, 이를 이용한 현장에서의 작업자의 위치 파악, 현재 상태 및 근태 관리 등 작업자에 대한 통합 관리가 가능한 안전 관리 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

건축 현장 및 공장을 포함한 각종 산업 현장 등에는 작업자들이 많은 위험에 노출되어 있다. 예를 들어, 갑작스런 건강 이상, 유해 물질의 발생, 추락, 매몰, 붕괴 등 다양한 위험 요소들이 내재되어 있다. 따라서, 이러한 위험으로부터 작업자를 보호하기 위한 사고 예방 수단 마련이 시급한 실정이다.

특히, 위와 같은 현장에서의 작업자들은 외부와 멀리 떨어져 소수의 인원만이 함께 일하는 경우가 많으며, 외부와 단절되는 경우도 발생할 수 있으므로, 위험에 처하였음에도 타인이 이를 인지하지 못하여 도움을 주지 못하는 상황에 처할 수 있다. 따라서, 위와 같은 위험한 현장에서 일하는 작업자들은 건강 상태, 위험에의 노출 여부, 위치 파악 등을 타인이 인식하여 위험 상황 발생 시, 즉각적인 대처를 할 수 있는 환경의 마련이 절실히 요구된다. 아울러, 작업자 스스로도 이같은 위험 상황을 인지할 수 있는 수단이 마련된다면, 사고 발생률을 크게 감소시킬 수 있을 것이다.

일반적으로, 건설 현장 및 산업 현장을 출입하는 자는 반드시 안전 헬멧(안전모)를 착용하도록 법제화되어 있다. 이러한 안전 헬멧은 외부 충격으로부터 착용자의 머리를 보호하는 역할을 한다. 그러나 작업자들은 이와 같은 안전 헬멧이 자신의 생명을 지켜주는 중요한 장비인 줄 알면서도, 착용이 부자연스럽고 작업 능률이 저하된다는 이유 등으로 착용을 기피하고 있다. 이로 인하여, 산업 현장에서는 안전 헬멧 미착용으로 인해 발생되는 산업 재해가 증가하고 있는 실정이다.

또한 공사 현장이나 산업 현장의 관리는 일반적으로 본사에서 파견된 관리자에 의해서 이루어지게 된다. 이러한 관리자는 수많은 작업자와 관련된 모든 정보와 작업 상황을 일일이 확인하고, 공사 현장이나 산업 현장에서의 업무 진척에 관한 보고를 본사로 직, 간접적으로 전달하는 것이 통례이다.

이러한 현장에서의 작업량이나 스케일이 방대해 질수록 투입되는 관리자의 인원은 점점 늘어나게 되지만, 관리자 수만 늘인다고 하여 관리자들이 작업자들의 근태를 비롯한 인사 관리를 정확히 파악 및 처리하기에는 무리가 있으며, 늘어만 가는 안전 사고를 방지하기에는 역부족이고, 작업 진척 상황을 한눈에 파악하여 분석 및 보고하기에는 시간적으로 비효율적일 뿐더러 불가능한 일이다.

상술한 바와 같이, 건설 회사나 산업체가 현장 관리를 위해 부담하는 인력 및 비용은 상당하지만, 그 투자 만큼의 관리 성과를 기대하기에는 부족하다고 할 것이다.

또한, 일반적으로 위험 지역 또는 건설 현장의 근로자의 안전 사고는 추락사, 감전사, 쇼크사, 심장 마비 등의 다양한 형태로 나타나고 있다. 안전을 위한 안전 관리자의 투입에도 불구하고, 완벽한 안전 장치가 마련되지 않아서, 매년 작업장 안전 사고로 인한 사망 사고가 증가하는 추세이다. 또한 안전 사고가 발생하더라도, 사고 원인을 위한 정확한 데이터 분석이 이루어지지 않으므로, 반복되는 사고도 많아서 안전 관리 보완이 절대적으로 필요한 상황이다.

뿐만 아니라, 현 상황에서 위험 지역 또는 건설 현장에서는 근로자 출입 시스템이 도입되어 활용되고 있지만, 이는 근로자의 출근, 퇴근, 정보를 기록, 관리 정도의 한정적인 사용에 그치고 있다.

국내 공개특허공보 제10-2011-0077295호(공개일 2011년 07월 07일) 국내 등록특허공보 제10-1431424호(공고일 2014년 08월 18일) 국내 등록특허공보 제10-1402120호(공고일 2014년 06월 03일) 국내 등록특허공보 제10-1196802호(공고일 2012년 11월 05일)

본 발명의 목적은 현장에서 작업자의 위치 및 상태를 파악하기 위하여, 근거리 무선 통신 모듈 및 뇌파 측정 센서를 구비하는 스마트 안전 헬멧 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 알람 발생 시, 작업자에게 알람 발생을 인지하도록 하기 위하여, 알람 발생 장치를 구비하는 스마트 안전 헬멧 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 작업자의 위치 및 상태를 실시간으로 모니터링하기 위하여 스마트 안전 헬멧을 이용하는 안전 관리 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 작업자에 대한 실시간 모니터링 및 통합 관리가 가능하도록 하기 위하여, 스마트 안전 헬멧을 이용하는 안전 관리 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 스마트 안전 헬멧은 무선 통신 모듈과 뇌파 측정 센서를 구비하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같은 스마트 안전 헬멧은 실시간의 작업자의 위치를 파악할 수 있으며, 측정된 뇌파를 이용하여 작업자의 상태를 파악 및 모니터링 가능하다.

이 특징에 따른 본 발명의 스마트 안전 헬멧은, 작업자의 머리에 착용 가능한 바디와; 상기 바디의 일측에 구비되고, 작업자의 주변에 위치되고 무선 통신 가능한 외부 전자 장치와 상호 연결되어 상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자의 위치 정보를 실시간으로 받아들이며, 상기 위치 정보를 상기 외부 전자 장치로 전송하는 무선 통신 송수신부와; 작업자의 전전두엽에 대응하여 상기 바디의 내부에 구비되어 작업자의 뇌파 측정 정보를 실시간으로 측정하는 뇌파 측정 센서와; 진동 또는 전기 자극을 발생하는 알람 발생부와; 상기 위치 정보와 상기 뇌파 측정 정보를 저장하는 메모리와; 상기 메모리에 상기 위치 정보와 상기 뇌파 측정 정보를 저장 및 업데이트하도록 제어하고, 상기 무선 통신 송수신부를 이용하여 상기 외부 전자 장치와의 위치를 검출하여 상기 위치 정보를 판별하고, 상기 무선 통신 송수신부로부터 상기 외부 전자 장치로 상기 위치 정보와 상기 뇌파 측정 정보를 전송하도록 제어하고, 상기 뇌파 측정 센서로부터 상기 뇌파 측정 정보를 받아서 작업자의 안전 헬멧 착용 여부와 현재 상태를 실시간으로 모니터링하며, 상기 위치 정보와 상기 뇌파 측정 정보를 분석하여 작업자의 현재 위치와 현재 상태에 대응하여 이상이 발생되면, 상기 알람 발생부로 알람 정보를 출력하도록 제어하는 컨트롤러 및; 상기 무선 통신 송수신부와, 상기 뇌파 측정 센서와 상기 알람 발생 장치 및 상기 컨트롤러의 전원을 공급하는 배터리를 포함한다.

이 특징의 한 실시예에 있어서, 상기 컨트롤러는; 상기 외부 전자 장치로 상기 위치 정보와 상기 뇌파 측정 정보를 전송하면, 상기 메모리로부터 전송된 상기 위치 정보와 상기 뇌파 측정 정보를 삭제하도록 제어한다.

다른 실시예에 있어서, 상기 알람 발생부는; 전기 자극을 발생하는 저전류 전기 자극판, 진동을 발생하는 진동 모터 중 어느 하나로 구비된다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 배터리를 재충전 가능한 2 차 전지로 구비되되; 상기 스마트 안전 헬멧은 상기 배터리를 충전하는 배터리 충전부를 더 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 스마트 안전 헬멧의 처리 방법이 제공된다.

이 특징에 따른 스마트 안전 헬멧의 처리 방법은, 상기 스마트 안전 헬멧을 초기화하는 단계와; 상기 스마트 안전 헬멧을 작업자가 착용하여 활성화되면, 실시간으로 상기 스마트 안전 헬멧에 구비되는 저전력의 근거리 무선 통신 모듈의 식별 정보를 외부 전자 장치로 전송하여 상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자의 위치 정보를 검출하는 단계와; 상기 스마트 안전 헬멧에 구비되는 작업자의 뇌파를 측정하는 뇌파 측정 센서로부터 실시간으로 작업자의 뇌파 측정 정보를 측정하는 단계와; 상기 위치 정보와 상기 뇌파 측정 정보를 상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 외부 전자 장치로 전송하는 단계와; 상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 외부 전자 장치로부터 알람 정보가 수신되는지를 판별하는 단계 및; 상기 알람 정보가 수신되면, 상기 스마트 안전 헬멧에 구비되는 알람 발생부로 진동 또는 전기 자극을 발생하는 단계를 포함한다.

이 특징의 한 실시예에 있어서, 상기 처리 방법은; 상기 외부 전자 장치로 상기 알람 정보가 전송되지 않으면, 상기 외부 전자 장치에 가장 인접한 위치의 다른 외부 전자 장치를 검색하는 단계와; 검색된 상기 다른 외부 전자 장치를 선택하여 상기 알람 정보를 재전송하는 단계를 더 포함한다.

다른 실시예에 있어서, 상기 위치 정보를 검출하는 단계는; 상기 외부 전자 장치가 상기 무선 통신 모듈과 동일한 방식으로 무선 통신 가능한 무선 중계기 또는 작업자 단말기로 구비되고, 상기 외부 전자 장치로 상기 무선 통신 모듈의 식별 정보를 제공하여, 상기 외부 전자 장치를 상기 무선 통신 모듈의 위치 정보를 검출하기 위한 기준점으로 설정하여 상기 위치 정보를 산출한다.

본 발명이 또 다른 특징에 의하면, 스마트 안전 헬멧을 이용하는 안전 관리 시스템을 제공하는데 있다.

이 특징에 따른 안전 관리 시스템은, 통신망과; 작업자가 착용 가능하고, 상기 통신망을 통해 무선 통신 가능하도록 처리하는 무선 통신 모듈과, 착용한 작업자의 뇌파 측정 정보를 측정하는 뇌파 측정 센서를 구비하여, 작업자의 헬멧 착용 여부, 위치 정보 및 작업자의 상태에 대한 데이터를 수집하는 스마트 안전 헬멧과; 상기 무선 통신 모듈을 통하여 상기 스마트 안전 헬멧으로부터 상기 위치 정보와 상기 뇌파 측정 정보를 포함하는 데이터를 수집하는 무선 중계기와; 상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자가 구비하는 작업자 단말기 및; 상기 통신망을 통하여 상기 무선 중계기 또는 상기 작업자 단말기로부터 상기 위치 정보와 상기 뇌파 측정 정보를 포함하는 상기 데이터를 받아서 상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자의 위치와 상태를 모니터링하도록 처리하는 관리 서버를 포함한다.

이 특징의 한 실시예에 있어서, 상기 스마트 안전 헬멧은 진동 또는 전기 자극을 발생하는 알람 발생부를 더 구비하되; 상기 관리 서버는; 상기 위치 정보와 상기 뇌파 측정 정보를 분석하여 상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자의 이동 경로에 따른 위치 데이터와, 작업자의 상태를 파악하여 작업자에게 이상이 발생되면, 상기 작업자 단말기 및 상기 알람 발생부 중 적어도 하나로 알람 정보를 전송한다.

다른 실시예에 있어서, 상기 관리 서버는 상기 뇌파 측정 정보를 통해 작업자의 상기 스마트 안전 헬멧 착용 여부, 현장 출입 시간을 인식하여 근태 관리를 더 처리한다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 관리 서버는; 상기 통신망을 통해 상기 무선 중계기와 상기 작업자 단말기와 상호 데이터 통신 가능하도록 제공되는 통신부와; 상기 무선 중계기 또는 상기 작업자 단말기로부터 전송된 상기 위치 정보와 상기 뇌파 측정 정보를 받아서 수집 및 분석하고, 실시간으로 작업자의 위치 및 상태를 모니터링하도록 처리하는 안전 관리 프로그램과, 상기 무선 중계기 또는 상기 작업자 단말기를 통하여 상기 위치 정보에 따른 작업자의 이동 경로를 산출하는 위치 검출 알고리즘을 저장하는 저장부와; 상기 스마트 안전 헬멧을 식별하는 식별 정보와, 상기 식별 정보와 매칭되는 작업자 정보와, 상기 위치 정보와, 상기 뇌파 측정 정보를 적어도 저장하는 데이터베이스 및; 상기 안전 관리 프로그램 및 상기 위치 검출 알고리즘을 처리하여 상기 관리 서버가 상기 무선 중계기와 상기 작업자 단말기들과 연계 처리되도록 제어하는 제어부를 포함한다.

본 발명이 또 다른 특징에 따르면, 스마트 안전 헬멧을 이용하는 안전 관리 시스템의 처리 방법을 제공하는데 있다.

이 특징에 따른 안전 관리 시스템의 처리 방법은, 무선 통신 모듈과 뇌파 측정 센서 및 알람 발생부를 구비하는 스마트 안전 헬멧이 활성화되면, 무선 중계기를 통해 상기 스마트 안전 헬멧의 위치 정보를 결정하는 단계와; 상기 뇌파 측정 센서를 통해 실시간으로 상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자의 뇌파 측정 정보를 측정하는 단계와; 상기 무선 통신 모듈을 통하여 상기 위치 정보와 상기 뇌파 측정 정보를 포함하는 데이터를 상기 무선 중계기로 전송하는 단계와; 상기 무선 중계기가 전송된 상기 데이터를 수집하고, 수집된 상기 데이터를 상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자가 구비하는 작업자 단말기로 전달하는 단계와; 상기 작업자 단말기로부터 전달된 상기 데이터를 관리 서버로 전송하는 단계 및; 상기 관리 서버가 상기 작업자 단말기로부터 전송된 상기 데이터를 수집하고, 수집된 상기 데이터를 분석하여 작업자의 위치 및 상태를 실시간으로 모니터링하도록 하는 단계를 포함한다.

이 특징의 한 실시예에 있어서, 상기 처리 방법은; 상기 관리 서버가 상기 뇌파 측정 정보와 상기 위치 정보를 분석하여 상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자에게 알람 정보를 전송할지를 판별하는 단계와; 판별 결과, 작업자의 위치 및 상태에 이상이 발생되면, 상기 알람 정보를 상기 작업자 단말기 및 상기 스마트 안전 헬멧 중 적어도 하나로 전송하는 단계를 더 포함한다.

다른 실시예에 있어서, 상기 처리 방법은; 상기 스마트 안전 헬멧으로 상기 알람 정보가 전송되면, 작업자에게 진동 또는 전기 자극을 발생하는 단계를 더 포함한다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 처리 방법은; 상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자의 상기 작업자 단말기가 상기 알람 정보를 받지 못하면, 상기 무선 중계기를 통해 상기 작업자 단말기 중 상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자와 가장 인접한 위치의 다른 작업자 단말기를 검출하는 단계와; 상기 다른 작업자 단말기로 상기 알람 정보를 재전송하는 단계를 더 포함한다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 처리 방법은; 상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자의 상기 작업자 단말기가 상기 무선 중계기의 통신 범위를 벗어나면, 상기 작업자 단말기의 위치 정보를 상기 관리 서버로 전송하여 상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자의 위치를 파악하는 단계를 더 포함한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 스마트 안전 헬멧은 저전력 무선 통신 모듈과 뇌파 측정 센서를 이용하여 실시간으로 작업자의 위치 정보와 뇌파 측정 정보를 모니터링하게 함으로써, 현장에서 작업자의 위치 및 상태를 실시간으로 모니터링 가능하게 한다.

또 본 발명의 안전 관리 시스템은 스마트 안전 헬멧과 작업자 단말기를 무선 중계기를 통하여 위치 정보를 파악 및 제공하고, 관리 서버에서 작업자의 위치와 상태를 분석하여, 이상 발생 시, 작업자 단말기와 스마트 안전 헬멧으로 알람을 전달하여 안전 사고를 예방할 수 있다.

또 본 발명의 안전 관리 시스템은 스마트 안전 헬멧에 뇌파 측정 센서를 구비하여 현장에서의 작업자 상태를 파악하고, 위치 정보를 무선 통신망을 통해 관리 서버로 전달하여 작업자가 위험 지역에 있거나 작업 반경을 벗어날 경우, 작업자 자신이 가지고 있는 작업자 단말기를 통해서 경고나 메세지를 발송해주고, 필요한 경우, 알람 발생부에 전기 자극 신호를 발생시키거나 진동을 발생시켜서 스마트폰에 메세지가 있음을 알려줄 수 있다.

또 본 발명의 안전 관리 시스템은 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자의 뇌파 측정을 통해 집중력, 스트레스, 이완의 정도를 파악해서 현저하게 집중력이 떨어지는 시간이 길어지고 자주 반복되면, 현장에서 나오게 하여 사전에 사고 예방과 업무 품질 향상을 제공할 수 있다.

또 본 발명의 안전 관리 시스템은 스마트 안전 헬멧에 설치된 뇌파 측정 센서를 통하여 장시간 집중력이 떨어질 경우 경고하거나, 졸음이 오기 직전의 세타파를 감지하면, 사용자에게 전기 자극 또는 진동을 줘서 졸음으로 인한 사고를 방지하고 휴식을 권장하도록 할 수 있다.

또한 본 발명의 안전 관리 시스템은 작업자의 스마트 안전 헬멧의 착용 여부를 실시간으로 판단 가능하며, 이를 모니터링할 수 있으므로 각종 산업 현장에서 발생하는 안전 사고의 위험도를 현저히 낮추는 효과를 기대할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명의 안전 관리 시스템은 무선 중계기(AP)의 검색 반경을 벗어나게 되면, 작업자 자신이 가지고 있는 작업자 단말기의 GPS 정보를 관리 서버로 전송하여, 관리자에게 전달되며, 예외 상황으로 자신의 작업자 단말기와 연결이 해제가 된 경우, 현재 작업자 주변에 있는 다른 작업자 단말기를 통해서 위치 정보를 전달할 수 있다.

따라서 본 발명은 스마트 안전 헬멧을 이용하여 작업 현장의 근태 관리, 이동 경로, 작업자의 스트레스 및 집중도, 안전 헬멧 착용 상태 등을 파악할 수 있으며, 이를 통해 향후 사고 방지 및 작업자의 위치 데이터를 수집하여 작업자의 동선을 파악함으로써, 현장에서의 업무 환경 개선 등 작업 효율을 높일 수 있다.

또한 본 발명은 각 현장의 상황에 따라, 다양한 센서들을 구비하도록 함으로써, 작업 환경을 개선 및 응용할 수 있으며, 작업자의 낙하 상태 등의 사고에 빠른 대응을 할 수 있게 확대가 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 스마트 안전 헬멧의 개략적인 구성을 나타내는 사시도;
도 2는 도 1에 도시된 스마트 안전 헬멧의 구성을 도시한 블럭도;
도 3은 본 발명에 따른 스마트 안전 헬멧의 처리 수순을 도시한 흐름도;
도 4는 본 발명에 따른 스마트 안전 헬멧을 이용한 안전 관리 시스템의 구성을 도시한 블럭도;
도 5는 도 4에 도시된 안전 관리 서버의 구성을 도시한 블럭도;
도 6은 본 발명에 따른 스마트 안전 헬멧을 이용한 안전 관리 시스템의 처리 수순을 도시한 흐름도;
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안전 관리 시스템에서의 처리 수순을 도시한 흐름도; 그리고
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안전 관리 시스템에서의 처리 수순을 도시한 흐름도이다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

이하 첨부된 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 스마트 안전 헬멧의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 스마트 안전 헬멧의 구성을 도시한 블럭도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 스마트 안전 헬멧(100)은 건설 현장 및 각종 산업 현장 등에서 작업자의 안전 헬멧 착용 여부, 현재 위치 파악 및 안전 상태 확인을 위하여, 저전력의 근거리 무선 통신 모듈를 이용하여 주변 및 원격 전자 장치들과 위치 파악, 데이터 수집 및 전송을 처리하고, 실시간으로 작업자의 뇌파를 측정한다.

이를 위해 스마트 안전 헬멧(100)은 바디(102)와, 메인 유닛(110) 및 센서 유닛(120)을 포함한다.

바디(102)는 작업자가 착용 가능한 형태로 제공되며, 일측에 메인 유닛(110)이 설치되고, 내측에 센서 유닛(120)이 설치된다.

구체적으로, 메인 유닛(110)은 무선 통신 송수신부(114)와, 메모리(116)와, 배터리(118) 및 컨트롤러(112)를 포함한다. 또 메인 유닛(110)에는 배터리 충전부(119)를 더 구비한다. 센서 유닛(120)은 뇌파 측정 센서(122)와, 알람 발생부(124)를 포함한다. 센서 유닛(120)은 도면에는 도시되지 않았으나, 현장의 상황에 따라 다양한 종류의 센서들 예를 들어, 온도 센서, 습도 센서, 먼지 센서, 가스 농도 측정 센서, 기울기 센서 및 가속도 센서 등을 더 구비할 수 있다.

무선 통신 송수신부(114)는 근거리 무선 통신 모듈 예를 들어, 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy : BLE), 지그비(zigbee), 와이파이(Wifi), 와이브로(Wibro), 저주파수(Low Frequency : LF), 초광대역 주파수(Ultra Wide Band : UWB), 및 무선 인식(Radio Frequency IDentification : RFID) 등의 무선 통신 모듈로 구비된다. 이 실시예에서 무선 통신 송수신부(114)는 저전력 블루투스(BLE) 모듈로 구비된다.

무선 통신 송수신부(114)는 컨트롤러(112)의 제어를 받아서 외부 전자 장치(예를 들어, 무선 중계기, GPS 모듈 등)로부터 스마트 안전 헬멧(100)을 착용한 작업자의 위치 정보를 수신한다. 또 무선 통신 송수신부(114)는 외부 전자 장치(예를 들어, 무선 중계기, 작업자 단말기 등)로 작업자의 위치 정보와, 뇌파 측정 센서(122)로부터 측정된 작업자의 뇌파 측정 정보를 전송한다.

컨트롤러(112)는 스마트 안전 헬멧(100)의 제반 동작을 제어한다. 이를 위해 컨트롤러(112)는 메모리(116)에 무선 통신망을 통해 인식할 수 있는 외부 전자 장치들을 검색 및 연결하기 위한 검색 알고리즘을 구비한다. 물론 검색 알고리즘은 컨트롤러(112)의 내부 메모리(미도시됨)에 저장될 수도 있다.

컨트롤러(112)는 무선 통신 송수신부(114)의 저전력 무선 통신이 가능하도록 제어한다. 컨트롤러(112)는 검색 알고리즘을 이용하여 주변에 위치하는 외부 전자 장치들을 검색 및 인식한다. 여기서 외부 전자 장치들은 무선 통신 송수신부(114)와 통신 가능한 모든 기기들 예를 들어, 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 퍼스널 컴퓨터, 무선 억세스 포인트(AP) 및 임베디드(embedded) 기기 등을 포함한다. 이러한 외부 전자 장치들은 스마트 안전 헬멧(100)과 상호 무선 통신 가능하도록 무선 통신 기능이 탑재된다.

또 컨트롤러(112)는 인식된 외부 전자 장치들로부터 현장에서 스마트 안전 헬멧(100)의 위치 정보를 검출한다. 또 컨트롤러(112)는 뇌파 측정 센서(122)로부터 실시간으로 작업자의 뇌파를 측정하도록 제어한다. 또 컨트롤러(112)는 위치 정보와 뇌파 측정 정보를 외부로 송신하도록 무선 통신 송수신부(114)를 제어한다. 또 컨트롤러(112)는 외부 전자 장치들과 무선 통신망을 통해 데이터 통신 가능하도록 무선 통신 송수신부(114)를 제어한다.

또 컨트롤러(112)는 뇌파 측정 센서(122)로부터 측정된 작업자의 뇌파 측정 정보를 통해 작업자의 상태 예를 들어, 집중력 저하, 스트레스 발생, 이완 상태 등을 판별하고, 이에 대응하여 알람 발생부(124)를 제어한다.

메모리(116)는 검색 알고리즘을 저장하고, 컨트롤러(112)의 제어를 받아서 뇌파 측정 센서(122)로부터 측정된 뇌파 측정 정보를 저장한다. 메모리(116)에 저장된 뇌파 측정 정보는 실시간 또는 주기적으로 업데이트되며, 무선 통신 송수신부(114)를 통해 외부 전자 장치로 전송되면, 삭제된다. 그러므로 일정 기간의 외부 전자 장치와 통신이 이루어지지 않는 경우, 스마트 안전 헬멧(100)을 착용한 작업자의 위치 및 상태에 대한 데이터가 메모리(116)에 누적되며, 외부 전자 장치와 데이터 통신이 이루어져서 외부 전자 장치의 응답이 확인되면, 메모리(116)에 저장된 데이터들을 삭제하여, 스마트 안전 헬멧(100)의 안정적이지 않은 통신 환경에서의 데이터 손실을 예방한다.

배터리(118)는 스마트 안전 헬멧(100)의 구동 전원을 공급한다. 이 실시예에서 배터리(118)는 재충전 가능한 2 차 전지로 구비되고, 이를 위해 메인 유닛(110)에는 외부로부터 교류 또는 직류 전원을 공급받아서 배터리(118)를 충전하는 배터리 충전부(119)가 더 구비된다.

뇌파 측정 센서(122)는 바디(102)의 내부 일측에 구비된다. 이 실시예에서 뇌파 측정 센서(122)는 스마트 안전 헬멧(100)을 착용한 작업자의 전전두엽에 대응하는 위치에 설치된다. 뇌파 측정 센서(122)는 예컨대, 비침습(noninvasive)형 뇌파 측정 센서로 구비되어, 유선 또는 무선으로 컨트롤러(122)와 연결된다. 뇌파 측정 센서(122)는 예를 들어, 뉴로스카이(neurosky) 사의 뇌파 측정 센서로 구비되어, 1 채널의 센싱으로 작업자의 집중력, 스트레스, 이완 상태 등의 정도를 파악할 수 있다.

이러한 뇌파 측정 센서(122)는 컨트롤러(112)의 제어를 받아서 실시간 또는 주기적으로 작업자의 뇌파를 측정하고, 측정된 뇌파 측정 정보를 컨트롤러(112)로 제공한다. 이 때, 컨트롤러(112)는 뇌파 측정 센서(122)로부터 측정된 뇌파 측정 정보를 메모리(116)에 저장 및 업데이트한다.

그리고 알람 발생부(124)는 컨트롤러(112)의 제어를 받아서, 뇌파 측정 센서(122)로부터 측정된 뇌파 측정 정보가 작업자의 상태 예를 들어, 집중력 저하, 스트레스 발생, 이완 상태 등으로 판별되면, 작업자에게 알려주는 전기적인 신호 예를 들어, 진동이나 전기 자극 등을 발생한다. 또 알람 발생부(124)는 작업자의 상태가 현저하게 집중력이 떨어지는 시간이 길어지거나 자주 반복되면, 현장에서 나오게 하도록 작업자에게 알려준다.

이 실시예에서 알람 발생부(124)는 전기적인 자극을 발생하는 저전류 자극판으로 구비된다. 또 다른 실시예로서, 알람 발생부(124)는 진동을 발생하는 진동 모터로 구비될 수도 있다. 따라서 작업자는 알람 발생부(124)에 의해 알람이 발생되면, 현장에서 나오게 하여 휴식을 취할 수 있도록 하거나, 경각심을 일으키게 하여 사전에 사고 예방과 작업 품질의 향상을 꾀할 수 있다.

본 발명의 스마트 안전 헬멧(100)은 무선 통신 송수신부(112)와 뇌파 측정 센서(122)를 이용하여 작업 현장이나 위험 지역에 투입된 작업자에 대한 상태 예를 들어, 출입 시간, 착용자의 컨디션 상태, 접근 제한 지역 출입 금지, 실시간 위치 정보, 안전 헬멧 착용 여부 등을 실시간으로 확인 및 모니터링 가능하고, 이를 통해 작업자 자신도 위험 상황을 체크하며, 안전 관리자도 스마트 안전 헬멧(100)을 적용한 안전 관리 시스템(도 4의 200)을 통해 위험 상황을 실시간 모니터링할 수 있어서 위험 요소 사전에 방지하여 안전 사고를 최소화할 수 있다.

또한 현장의 작업자를 위험 상황으로부터 보호하기 위한 스마트 안전 헬멧(100)의 착용 여부를 알 수 있기에, 작업자의 스마트 안전 헬멧(100)의 착용 빈도를 높여서, 사고 발생 시, 작업자의 부상 위험도를 낮출 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 스마트 안전 헬멧의 처리 수순을 도시한 흐름도이다. 이 수순은 스마트 안전 헬멧(100)의 컨트롤러(112)가 처리하는 프로그램으로, 이 프로그램은 스마트 안전 헬멧(100)의 메모리(114)에 저장된다.

도 3을 참조하면, 단계 S150에서 컨트롤러(112)는 배터리(118)로부터 전원이 공급되거나 작업자가 스마트 안전 헬멧(100)을 착용하면, 스마트 안전 헬멧(100)의 구성 요소들 즉, 무선 통신 송수신부(114), 메모리(116), 뇌파 측정 센서(122) 및 알람 발생부(124)를 초기화한다. 이후 컨트롤러(112)는 스마트 안전 헬멧(100)을 절전 모드로 구동시켜서 대기 상태로 유지한다.

단계 S152에서 컨트롤러(112)는 무선 통신 송수신부(114)를 통해 일정 주기로 자신의 식별(ID) 정보를 외부 전자 장치 예를 들어, 작업자 단말기로 송신하여 연결하도록 한다. 단계 S154에서 컨트롤러(112)는 무선 통신 송수신부(114)를 이용하여 연결된 외부 전자 장치로 위치 정보를 전송하여 스마트 안전 헬멧(100)의 위치를 검출한다.

단계 S156에서 컨트롤러(112)는 실시간으로 작업자의 작업, 이동 등에 따라 뇌파 측정 센서(122)로부터 뇌파 측정 정보를 측정하여, 위치 정보와 뇌파 측정 정보를 데이터를 수집한다. 단계 S158에서 컨트롤러(112)는 무선 통신 송수신부(114)를 통해 외부 전자 장치로 수집된 데이터를 전송한다. 단계 S160에서 컨트롤러(112)는 외부 전자 장치로부터 데이터 전송에 대한 응답이 있는지를 확인한다. 컨트롤러(112)는 상술한 단계 S152 내지 단계 S160을 주기적으로 반복해서 처리한다.

단계 S162에서 컨트롤러(112)는 외부 전자 장치 예컨대, 작업자 단말기 또는 무선 중계기로부터 알람이 발생되는지를 판별한다. 즉, 컨트롤러(112)는 무선 통신 송수신부(114)로 알람 정보가 수신되는지를 판별하고, 알람 정보가 수신되면, 단계 S164에서 알람 발생부(124)로 진동 또는 전기 자극을 발생하고, 무선 통신 송수신부(114)를 통해 외부 전자 장치 예컨대, 가장 근접한 위치의 다른 작업자 단말기로 알람 정보를 전송한다. 이 경우, 알람 정보를 수신한 작업자가 경보 상황이나 위험 상황을 인지하지 못하는 경우, 가장 근접한 위치의 다른 작업자에게 알람을 발생시켜서 다른 작업자가 해당 작업자에게 알람 발생 상황을 알려줄 수 있도록 하기 위함이다.

단계 S166에서 컨트롤러(112)는 스마트 안전 헬멧(100)을 착용한 작업자 자신의 작업자 단말기로 알람 정보의 전송이 성공되는지를 판별한다. 만약, 작업자 단말기가 오프 상태, 통신 오류 또는 연결 해제 등으로 알람 정보가 전송되지 않으면, 단계 S168에서 컨트롤러(112)는 무선 통신 송수신부(114)를 통해 주변의 외부 전자 장치들을 검색한다. 이 때, 컨트롤러(112)는 작업자의 위치에서 가장 근접한 위치에 있는 작업자 단말기를 선택한다. 이어서 단계 S170에서 컨트롤러(112)는 검색 및 선택된 작업자 단말기로 알람 정보를 재전송하고, 단계 S152으로 진행하여 상술한 과정들을 반복 처리한다.

따라서 본 발명의 스마트 안전 헬멧(100)은 일정 주기로 작업자와의 연결 상태를 확인하며, 위치 정보와 뇌파 측정 정보에 대한 데이터를 수집 및 전달한다. 또 스마트 안전 헬멧(100)은 데이터 전송 후 응답 데이터를 확인하여 알람 발생 여부를 판단하고, 알람이 발생되면, 스마트 안전 헬멧(100)을 착용한 작업자에게 알람을 전달한다. 또한 스마트 안전 헬멧(100)은 작업자가 알람을 인지하지 못하는 경우, 가장 근접한 다른 작업자에게 알람을 전달하여, 다른 작업자가 해당 작업자에게 인지시킬 수 있도록 한다.

계속해서 도 4 내지 도 8을 이용하여 본 발명의 스마트 안전 헬멧을 이용한 안전 관리 시스템의 구성 및 방법을 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 스마트 안전 헬멧을 이용한 안전 관리 시스템의 구성을 도시한 블럭도이고, 도 5는 도 4에 도시된 안전 관리 서버의 구성을 도시한 블럭도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 안전 관리 시스템(200)은 실시간으로 공사 현장, 위험 지역 및 산업 현장 등에 투입되는 작업자의 안전을 관리하고, 착용자의 부담을 줄이기 위해, 스마트 안전 헬멧(100)을 이용하여 작업자의 안전 헬멧 착용 여부, 현재 위치 정보 및 작업자의 상태 정보 등을 수집하여, 통신망(202 ~ 206)을 통해 상호 데이터를 전송할 수 있도록 하여, 원격지에서 현장 관리자 및 통합 관리자가 작업자를 실시간으로 모니터링하도록 처리한다.

따라서 본 발명의 안전 관리 시스템(200)은 무선 통신 모듈(도 1의 112, 114)과 뇌파 측정 센서(122)를 구비하는 스마트 안전 헬멧(100)을 이용하여 현장에 투입된 작업자의 안전을 도모할 수 있도록 한다.

이를 위해 본 발명의 안전 관리 시스템(200)은 통신망(202 ~ 206)과, 복수 개의 스마트 안전 헬멧(100)과, 복수 개의 무선 중계기(210)와, 복수 개의 작업자 단말기(220) 및 관리 서버(230)를 포함한다.

통신망(202 ~ 206)은 스마트 안전 헬멧(100)과 무선 중계기(210), 무선 중계기(210)와 작업자 단말기(220), 스마트 안전 헬멧(100)과 작업자 단말기(220) 간을 연결하는 무선 통신망(202)과, 작업자 단말기(220)와 관리 서버(230)를 연결하는 이동 통신망(204) 및, 무선 중계기(210)와 관리 서버(230)를 연결하는 유무선 통신망(206)으로 구성된다. 이 실시예에서 무선 통신망(202)은 블루투스 망으로 구비된다. 물론 무선 통신망(202)는 데이터 전송이 가능한 다양한 무선 통신 방식 예를 들어, 와이파이, 지그비 등으로도 구비될 수 있다.

스마트 안전 헬멧(100)은 도 1 내지 도 3에서 구성 및 작용을 상세히 설명하였으므로, 여기서는 안전 관리 시스템(200)의 구성과 연계되어 처리되는 기술적인 내용을 중점으로 설명한다.

무선 중계기(210)는 예컨대, 무선 억세스 포인트(Acess Point : AP)로서, 스마트 안전 헬멧(100)으로부터 위치 정보와 뇌파 측정 정보를 포함하는 데이터를 수집하여 작업자 단말기(220) 및 관리 서버(230)로 데이터를 전송하도록 중계한다. 무선 중계기(210)는 관리 서버(230)로부터 알람 정보가 수신되면, 이를 스마트 안전 헬멧(100)으로 전달한다. 이 실시예에서 무선 중계기(210)는 스마트 안전 헬멧(100)의 무선 통신 송수신부(114)와 동일한 방식 즉, 블루투스 망을 이용하여 무선 통신을 처리한다. 물론 무선 중계기(210)는 데이터 전송이 가능한 다양한 무선 통신 방식 예를 들어, 와이파이, 지그비 등으로도 구비될 수 있다. 이러한 무선 중계기(210)는 스마트 안전 헬멧(100)의 위치 정보를 파악하는 기준점으로 설정된다.

작업자 단말기(220)는 스마트 안전 헬멧(100)을 착용한 작업자가 구비하는 휴대용 단말기로서, 예를 들어, 이동 통신 및 무선 통신 가능한 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터 및 노트북 컴퓨터 등을 포함한다. 작업자 단말기(220)는 무선 중계기(210)로부터 스마트 안전 헬멧(100)을 착용한 작업자의 위치 정보와 뇌파 측정 정보를 전달받아서, 관리 서버(230)로 제공한다. 작업자 단말기(220)는 관리 서버(230)로부터 알람이 발생되면, 이에 대응하는 알람 정보를 스마트 안전 헬멧(100)으로 전송한다. 따라서 스마트 안전 헬멧(100)은 알람 정보를 받아서 알람 발생부(124)를 통해 진동 또는 전기 자극을 발생시킨다. 이러한 작업자 단말기(220)는 수집된 작업자의 위치 정보와 뇌파 측정 정보 등의 데이터를 통해 안전에 대한 최적의 학습 형태를 가이드해 줄 수 있는 학습 알고리즘을 구비할 수 있다.

그리고 관리 서버(230)는 통신망(202 ~ 206)을 통하여 안전 관리 시스템(200)의 제반 동작을 운용하도록 처리한다. 즉, 관리 서버(230)는 스마트 안전 헬멧(100)의 식별 정보(예를 들어, MAC 어드레스)를 판별하여 작업자 별로 관리한다. 관리 서버(230)는 무선 중계기(210)를 통해 스마트 안전 헬멧(100)의 위치 정보와 뇌파 측정 정보를 받아서 저장하고, 위치 정보를 통해 현재의 작업자의 위치를 실시간으로 파악한다. 이를 위해 관리 서버(230)는 무선 중계기(210)로부터 전달되는 스마트 안전 헬멧(100)의 위치 정보를 실시간으로 모니터링 및 분석하여 작업자의 이동 경로에 따른 위치 데이터를 산출한다.

또 관리 서버(230)는 데이터 분석을 통하여 작업자의 상태가 예를 들어, 집중력 저하, 스트레스 발생, 이완 상태 등이 있거나, 집중력이 떨어지는 시간이 길어지거나, 또는 자주 반복되는 등 이상이 있다고 판단되면, 작업자 단말기(220)와 스마트 안전 헬멧(100)으로 알람을 발생시킨다.

또 관리 서버(230)는 뇌파 측정 정보를 통해 작업자의 스마트 안전 헬멧(100) 착용 여부, 현장 출입 시간 등의 근태 관리를 처리한다.

구체적으로 도 5를 참조하면, 이 실시예의 관리 서버(230)는 제어부(232)와, 통신부(234)와, 안전 관리 프로그램(242), 위치 검출 알고리즘(244) 및 근태 관리 프로그램(236)을 저장하는 저장부(240) 및 데이터베이스(250)를 포함한다.

제어부(232)는 관리 서버(230)의 제반 동작을 제어 및 처리한다. 즉, 제어부(232)는 저장부(240)에 저장된 안전 관리 프로그램(242), 위치 검출 알고리즘(244) 및 근태 관리 프로그램(246) 등을 처리하여 현장에 투입된 작업자에 대한 통합 관리를 처리한다. 제어부(232)는 예컨대, 중앙 처리 장치, 메모리 또는 웹서버 등과 같은 하드웨어 뿐만 아니라, 운영체제 프로그램, 제어 프로그램 등의 소프트웨어를 포함할 수 있다.

이러한 제어부(102)는 안전 관리 프로그램(242)을 처리하여 통신망(202 ~ 206)을 통해 관리 서버(230)가 작업자 단말기(220)와 무선 중계기(210)들과 연계 처리되도록 제어한다. 또 제어부(232)는 데이터베이스(250)로부터 다양한 정보들을 읽거나 다양한 정보들을 데이터베이스(250)로 저장하도록 처리한다.

통신부(234)는 예컨대, 무선 통신망(202), 이동 통신망(204) 및 유무선 통신망(206)을 통해 작업자 단말기(220)와 무선 중계기(210)와 상호 데이터 통신이 가능하도록 제공된다.

안전 관리 프로그램(242)은 무선 중계기(210) 또는 작업자 단말기(220)로부터 전송된 작업자의 위치 정보와 뇌파 측정 정보를 받아서, 데이터를 수집 및 분석하여, 작업자의 위치 파악 및 상태를 모니터링한다. 안전 관리 프로그램(242)은 데이터 분석을 통하여 작업자의 상태에 이상이 있다고 판단되면, 작업자 단말기(220)와 스마트 안전 헬멧(100)으로 알람을 발생시킨다. 또 안전 관리 프로그램(242)은 알람을 전송받은 작업자가 알람 상황을 인지하지 못하는 경우가 발생되면, 해당 작업자에 가장 근접한 위치에 있는 작업자에게 해당 작업자가 알람을 인지할 있도록 다른 작업자 단말기(220)로 알람을 전송한다.

위치 검출 알고리즘(244)은 무선 중계기(210) 또는 작업자 단말기(220)로부터 전송된 작업자의 위치 정보를 실시간으로 받아서 작업 상태에 따른 이동 상황을 검출한다. 이를 위해 위치 검출 알고리즘(244)은 수신 전계 강도(Received Signal Strength Indication : RSSI)를 이용한 거리 측정 방법과, 신호의 비행 시간(Time Of Flight : TOF)을 이용한 거리 측정 방법을 혼합하여 처리한다.

수신 전계 강도(RSSI) 측정 방법은 억세스 포인트(AP) 즉, 무선 중계기(210)에서 수신된 무선 이동 장치(또는 태그) 즉, 스마트 안전 헬멧(100)의 신호 세기를 측정하여 이용하는 것으로, 무선 이동 장치(또는 태그)와 억세스 포인트(AP) 사이에서의 신호의 파워 손실 또는 경로 손실(path loss)을 신호가 이동한 거리와 연결시키는 방식으로 측정한다. 신호의 경로 손실과 거리와의 관계는 'Friis의 공식'에 의해 설명되므로, 여기서는 구체적인 설명은 생략한다. 그리고 신호 비행 시간(TOF) 측정 방법은 무선 이동 장치(또는 태그)와 억세스 포인트(AP) 사이에서 신호가 전달되는데 걸리는 시간을 측정하고, 이를 거리로 변환하여 위치를 추정하는 방식이다. 이 신호의 비행 시간(TOF)과 거리와의 관계로 얻어지는 자유 공간에서 전파의 속도를 이용하여 거리를 산출할 수 있다.

근태 관리 프로그램(236)은 뇌파 측정 정보의 측정 여부에 따라 작업자의 스마트 안전 헬멧(100)의 작용 여부와 현장 출입 시간 등을 판단하여 작업자에 대한 근태를 관리한다.

이러한 관리 서버의 안전 관리 프로그램(242)에 대한 상세한 처리 과정들은 다음의 도 6 내지 도 8에서 상세히 설명한다.

그리고 데이터베이스(250)는 제어부(232)의 제어를 받아서 안전 관리 프로그램(242), 근태 관리 프로그램(246)의 처리 과정에 따른 다양한 정보들을 저장한다.이 실시예에서 데이터베이스(250)는 관리 서버(230)의 내부에 구비되어 있지만, 별도의 데이터베이스 서버로 구비될 수도 있다.

데이터베이스(250)는 작업자 정보(252)와, 안전 헬멧 식별 정보(254)와, 위치 정보(256)와, 뇌파 측정 정보(258)와, 작업자 상태 정보(260) 및 근태 관리 정보(262)를 저장한다.

작업자 정보(252)는 작업자의 인적 사항, 작업자 단말기(220)의 연락처 및 스마트 안전 헬멧 식별 정보(254)와 매칭된 정보 등을 포함한다.

안전 헬멧 식별 정보(254)는 스마트 안전 헬멧(100)의 무선 통신 모듈(112, 114)에 대한 식별(ID) 정보를 포함한다. 이 실시예에서 식별 정보는 무선 통신 모듈(112, 114)의 맥 어드레스(MAC address)로 구비된다. 이 안전 헬멧 식별 정보(254)는 작업자 정보(252)에 매칭되어 저장된다.

위치 정보(256)는 무선 중계기(210) 또는 작업자 단말기(220)로부터 전송된 스마트 안전 헬멧(100)의 위치 데이터, 작업자의 이동 경로 등을 포함한다. 이 위치 데이터는 무선 중계기(210)에 의해 인식된 위치 또는 작업자 단말기(220)의 GPS 정보에 대응해서 설정된다.

뇌파 측정 정보(258)는 무선 중계기(210) 또는 작업자 단말기(220)로부터 전송된 스마트 안전 헬멧(100)을 착용한 작업자의 뇌파 신호에 대한 데이터를 포함한다. 이러한 뇌파 측정 정보(258)는 작업자의 집중력, 스트레스, 이완 상태 등의 정도를 파악할 수 있다.

작업자 상태 정보(260)는 뇌파 측정 정보(258)를 통해 분석된 작업자의 상태에 대한 데이터를 포함한다. 작업자 상태 정보(258)에는 작업자의 집중력, 스트레스, 이완 상태 등의 내용 및 정도와, 작업자 상태에 이상이 발생되는 횟수 및 시간 등이 포함된다.

그리고 근태 관리 정보(262)는 현장에 투입된 작업자별 스마트 안전 헬멧(100)의 착용 여부와, 작업자별 현장 입출 시간 등을 포함한다.

본 발명의 안전 관리 시스템(200)은 관리 서버(230)에 저장된 위치 정보(256)와 작업자의 뇌파 측정 정보(258)를 관리자가 모니터링할 수 있도록 실시간 제공한다. 이 때, 각 알람 발생에 따른 이벤트를 중요도별, 단계별로 분류하여 관리자 및 작업자에게 정보를 제공할 수 있도록 한다.

또한 본 발명의 안전 관리 시스템(200)은 작업자가 이동하여 무선 중계기(AP)(210)와의 연결이 해제된 경우, 작업자 단말기(220) 예를 들어, 스마트폰 또는 작업자가 지닌 임베디드 기기, 웨어러블 기기 등에 GPS 정보를 요청하여, 작업자 단말기(220)에서 관리 서버(230)로 위치 정보를 전송할 수도 있다.

이어서 도 6 내지 도 8을 이용하여 본 발명의 안전 관리 시스템의 처리 과정들을 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 스마트 팩토리용 안전 헬멧을 이용한 안전 관리 시스템의 처리 수순을 도시한 흐름도이다. 이 수순은 관리 서버(230)가 처리하는 안전 관리 프로그램(242)으로, 이 안전 관리 프로그램(242)은 관리 서버(230)의 저장부(240)에 저장된다. 또 이 수순은 통신망(202 ~ 206)을 이용하여 작업자 단말기(220)와, 무선 중계기(210) 및 스마트 안전 헬멧(100)들 간에 상호 연계되어 처리된다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 안전 관리 시스템(200)은 단계 S300에서 스마트 안전 헬멧(100)이 활성화되면, 무선 중계기(210)를 통해 자신의 위치를 검출하여 위치 정보를 결정한다. 단계 S302에서 스마트 안전 헬멧(100)에서 뇌파를 측정하고, 단계 S304에서 위치 정보와 뇌파 측정 정보를 포함하는 데이터를 무선 중계기(210)로 전송한다.

단계 S306에서 무선 중계기(210)는 스마트 안전 헬멧(100)으로부터 전송된 데이터를 수집하고, 이를 작업자 단말기(220)로 전달하도록 중계한다. 물론 무선 중계기(210)는 수집된 데이터를 관리 서버(230)로 전송할 수도 있다.

단계 S308에서 작업자 단말기(220)는 무선 중계기(210)로부터 전송된 데이터를 받아서, 단계 S310에서 관리 서버(230)로 전송한다.

단계 S312에서 관리 서버(230)는 작업자 단말기(220)로부터 전송된 데이터를 수집하고, 단계 S314에서 수집된 데이터를 이용하여 작업자의 위치 및 상태를 모니터링한다. 즉, 관리 서버(230)는 실시간으로 작업자의 상태를 파악하기 위해 안전 관리 프로그램(242)을 이용하여 뇌파 측정 정보를 분석하고, 실시간으로 작업자의 위치를 파악하기 위해 위치 검출 알고리즘(244)을 이용하여 위치 정보를 분석한다. 단계 S316에서 분석 결과, 작업자에게 알람을 발생시킬 필요가 있다고 판단되면, 단계 S320에서 알람 정보를 작업자 단말기(220)로 전송한다.

단계 S322에서 작업자 단말기(220)는 알람 정보를 받아서, 단계 S324에서 작업자가 알람 정보를 확인하도록 제공한다. 그러나 작업자가 알람 정보를 확인하지 못하는 경우, 이 수순은 단계 S326으로 진행하여 알람 정보를 무선 중계기(210)로 전송하고, 단계 S328에서 무선 중계기(210)는 알람 정보를 스마트 안전 헬멧(100)으로 중계한다. 이어서 단계 S330에서 스마트 안전 헬멧(100)은 알람 정보를 받아서 알람 발생부(124)를 통해 진동 또는 전기 자극을 발생시켜서 작업자가 알람 상황을 인지하도록 한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안전 관리 시스템에서의 알람발생을 위한 처리 수순을 도시한 흐름도이다. 이 수순은 어느 작업자의 스마트 안전 헬멧(210)이 무선 중계기(210)의 통신 범위를 벗어나서 통신이 불가능한 경우, 작업자 단말기(220)를 통해 스마트 안전 헬멧(100)의 위치를 찾고, 위치 정보를 관리 서버(230)로 전송한다.

즉, 도 7을 참조하면, 이 실시예의 안전 관리 시스템(200)은 단계 S340에서 무선 중계기(210)가 작업자의 스마트 안전 헬멧(100)이 통신 범위를 벗어나서 통신이 불가능하면, 단계 S342에서 무선 중계기(210)로부터 관리 서버(230)로 스마트 안전 헬멧(100)의 위치를 인식할 수 없음을 알려준다.

단계 S344에서 관리 서버(230)는 해당 스마트 안전 헬멧(100)의 작업자 단말기(220)로 문자를 전송하여, 스마트 안전 헬멧(100)을 착용한 작업자가 무선 중계기(210)의 통신 범위로부터 벗어났음을 알려준다. 단계 S346에서 작업자 단말기(220)는 관리 서버(230)로부터 문자 메시지를 수신하여, 단계 S348에서 작업자 단말기(220)는 자신의 위치 정보 예를 들어, GPS 정보를 관리 서버(230)로 전송한다. 이 때, 예외 상황으로, 작업자 단말기(220)와 연결이 해제된 경우가 발생되면, 현재 작업자의 주변에 위치하는 다른 작업자의 작업자 단말기(220)를 이용하여 위치 정보를 전송할 수도 있다. 이에 단계 S350에서 관리 서버(230)는 스마트 안전 헬멧(100)의 작용자의 위치를 파악한다.

그리고 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안전 관리 시스템에서의 알람 발생을 위한 처리 수순을 도시한 흐름도이다. 이 수순은 어느 작업자가 알람 발생 시, 해당 스마트 안전 헬멧(100)이 무선 중계기(210)의 통신 범위를 벗어나서 통신이 불가능하고, 동시에 예외 상황이 발생된 경우 예를 들어, 해당 작업자가 작업자 단말기(220)를 소지하지 않거나, 해당 작업자 단말기(220)가 오프 상태, 연결 해제 또는 통신 불량 등으로 인지하지 못한 경우에 처리하는 것으로, 해당 작업자에 가장 인접한 위치에 있는 다른 작업자에게 알람을 전달하도록 처리한다.

즉, 도 8을 참조하면, 이 실시예의 안전 관리 시스템(200)은 단계 S360에서 제1 작업자의 제1 작업자 단말기(220a)가 예외 상황이 발생된 경우, 예를 들어, 제1 작업자 단말기(220a)의 미소지 상태, 오프 상태, 연결 해제 상태 또는 통신 불량 상태 등에 있고, 단계 S362에서 제1 작업자 단말기(220a)의 제1 스마트 안전 헬멧(100a)이 무선 중계기(210)의 통신 범위를 벗어나서 통신이 불가능하면, 단계 S364에서 무선 중계기(210)는 제1 스마트 안전 헬멧(100a)의 주변에 위치하고 제2 작업자들이 착용한 제2 스마트 안전 헬멧(100b)들의 위치를 검색한다. 이는 제1 스마트 안전 헬멧(100a)의 위치가 마지막으로 파악된 위치 정보를 이용하여 해당 위치 정보에 인접한 다른 제2 스마트 안전 헬멧(100b)들의 위치를 검색할 수 있다.

단계 S366에서 무선 중계기(210)는 제2 스마트 안전 헬멧(100b)들의 위치 정보를 검출하여, 검출된 제2 스마트 안전 헬멧(100b)들 중 제1 스마트 안전 헬멧(100a)에 가장 인접한 위치의 제2 스마트 안전 헬멧(100b)을 선택한다.

단계 S368에서 선택된 제2 스마트 안전 헬멧(100b)은 무선 중계기(210)로 자신의 위치 정보를 전송한다. 단계 S370에서 무선 중계기(210)는 선택된 제2 스마트 안전 헬멧(100b)로부터 전송된 위치 정보를 관리 서버(230)로 전송한다.

단계 S372에서 관리 서버(230)는 무선 중계기(210)로부터 전송된 위치 정보를 확인하고, 단계 S374에서 선택된 제2 스마트 안전 헬멧(100b)을 착용한 제2 작업자의 제2 작업자 단말기(220b)로 문자를 전송하여 제1 스마트 안전 헬멧(100a)을 착용한 제1 작업자가 무선 중계기(210)의 통신 범위로부터 벗어났음과 함께 제1 작업자 단말기(100a)를 미소지, 연결 불량, 통신 해제 또는 통신 불량 상태 등으로 인한 예외 상황이 발생되었다는 내용을 알려준다.

단계 S376에서 제2 작업자 단말기(220b)는 관리 서버(230)로부터 전송된 문자를 수신하여 제2 작업자가 내용을 확인하도록 하고, 단계 S378에서 제2 작업자 단말기(220b)로부터 자신의 위치 정보 예컨대, GPS 정보를 관리 서버(230)로 전송한다. 이어서 단계 S380에서 관리 서버(230)는 제2 작업자 단말기(220b)로부터 전송된 위치 정보를 확인하여 제2 작업자와 인접하게 있는 제1 작업자의 위치를 파악한다.

따라서 관리 서버(230)는 제1 스마트 안전 헬멧(100a)의 작업자에 인접한 제2 스마트 안전 헬멧(100b)의 작업자의 위치를 이용하여 제1 스마트 안전 헬멧(100a)의 작업자의 위치를 파악할 수 있다. 이 실시예에서는 제2 작업자 단말기(220)를 통해 위치 정보를 관리 서버(230)로 전송하고 있지만, 무선 중계기(210)가 제2 스마트 안전 헬멧(100b)의 위치 정보를 관리 서버(230)로 전송하는 것도 가능하다.

이후, 제 1 작업자가 무선 중계기(210)의 통신 범위 내로 이동하여 제1 스마트 안전 헬멧의 위치를 파악할 수 있도록 하고, 제1 작업자 단말기(100a)를 소지하거나, 전원을 켜거나, 통신이 가능한 상태로 전환되어 예외 상황이 해소되면, 안전 관리 시스템(200)은 도 6에 도시된 처리 과정들을 수행한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 안전 관리 시스템(200)은 스마트 안전 헬멧(100)을 이용하여 작업자의 위치 파악 및 상태 파악이 가능하고, 이를 통해 실시간으로 현장에서 작업자의 상황을 모니터링할 수 있다.

그러므로 본 발명은 스마트 안전 헬멧(100)을 이용하여 다양한 장소에 적용 가능하고, 유무선 통신망(202, 206), 이동 통신망(204)을 이용하여 작업자의 사고를 방지하고, 실시간 모니터링 가능하며, 현장 인력의 안전을 지킬 수 있다.

이상에서, 본 발명에 따른 스마트 안전 헬멧 및 이를 이용하는 안전 관리 시스템의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.

100, 100a, 100b : 스마트 안전 헬멧
110 : 메인 유닛
112, 114 : 무선 통신 모듈
120 : 센서 유닛
122 : 뇌파 측정 센서
124 : 알람 발생부
200 : 안전 관리 시스템
210 : 무선 중계기(AP)
220, 220a, 220b : 작업자 단말기
230 : 관리 서버

Claims

스마트 안전 헬멧에 있어서:
작업자의 머리에 착용 가능한 바디와;
상기 바디의 일측에 구비되고, 작업자의 주변에 위치되고 무선 통신 가능한 외부 전자 장치와 상호 연결되어 상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자의 위치 정보를 실시간으로 받아들이며, 상기 위치 정보를 상기 외부 전자 장치로 전송하는 무선 통신 송수신부와;
작업자의 전전두엽에 대응하여 상기 바디의 내부에 구비되어 작업자의 뇌파 측정 정보를 실시간으로 측정하는 뇌파 측정 센서와;
진동 또는 전기 자극을 발생하는 알람 발생부와;
상기 위치 정보와 상기 뇌파 측정 정보를 저장하는 메모리와;
상기 메모리에 상기 위치 정보와 상기 뇌파 측정 정보를 저장 및 업데이트하도록 제어하고, 상기 무선 통신 송수신부를 이용하여 상기 외부 전자 장치와의 위치를 검출하여 상기 위치 정보를 판별하고, 상기 무선 통신 송수신부로부터 상기 외부 전자 장치로 상기 위치 정보와 상기 뇌파 측정 정보를 전송하도록 제어하고, 상기 뇌파 측정 센서로부터 상기 뇌파 측정 정보를 받아서 작업자의 안전 헬멧 착용 여부와 현재 상태를 실시간으로 모니터링하며, 상기 위치 정보와 상기 뇌파 측정 정보를 분석하여 작업자의 현재 위치와 현재 상태에 대응하여 이상이 발생되면, 상기 알람 발생부로 알람 정보를 출력하도록 제어하는 컨트롤러 및;
상기 무선 통신 송수신부와, 상기 뇌파 측정 센서와 상기 알람 발생 장치 및 상기 컨트롤러의 전원을 공급하는 배터리를 포함하고,
상기 컨트롤러는;
상기 외부 전자 장치로 상기 위치 정보와 상기 뇌파 측정 정보를 전송하면, 상기 메모리로부터 전송된 상기 위치 정보와 상기 뇌파 측정 정보를 삭제하도록 제어하되, 일정 기간 상기 외부 전자 장치와 통신이 이루어지지 않는 경우, 상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자의 위치 정보와 뇌파 측정 정보를 상기 메모리에 누적시키며, 상기 외부 전자 장치와 통신이 이루어져 상기 외부 전자 장치의 응답이 확인되면, 상기 메모리에 저장된 위치 정보와 뇌파 측정 정보를 삭제하는 것을 특징으로 하는 스마트 안전 헬멧.
삭제
삭제
삭제
제1항에 기재된 스마트 안전 헬멧의 처리 방법에 있어서:
상기 스마트 안전 헬멧을 초기화하는 단계와;
상기 스마트 안전 헬멧을 작업자가 착용하여 활성화되면, 실시간으로 상기 스마트 안전 헬멧에 구비되는 저전력의 근거리 무선 통신 모듈의 식별 정보를 외부 전자 장치로 전송하여 상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자의 위치 정보를 검출하는 단계와;
상기 스마트 안전 헬멧에 구비되는 작업자의 뇌파를 측정하는 뇌파 측정 센서로부터 실시간으로 작업자의 뇌파 측정 정보를 측정하는 단계와;
상기 위치 정보와 상기 뇌파 측정 정보를 상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 외부 전자 장치로 전송하는 단계와;
상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 외부 전자 장치로부터 알람 정보가 수신되는지를 판별하는 단계 및;
상기 알람 정보가 수신되면, 상기 스마트 안전 헬멧에 구비되는 알람 발생부로 진동 또는 전기 자극을 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 안전 헬멧의 처리 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 처리 방법은;
상기 외부 전자 장치로 상기 알람 정보가 전송되지 않으면, 상기 외부 전자 장치에 가장 인접한 위치의 다른 외부 전자 장치를 검색하는 단계와;
검색된 상기 다른 외부 전자 장치를 선택하여 상기 알람 정보를 재전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 안전 헬멧의 처리 방법.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 위치 정보를 검출하는 단계는;
상기 외부 전자 장치가 상기 무선 통신 모듈과 동일한 방식으로 무선 통신 가능한 무선 중계기 또는 작업자 단말기로 구비되고, 상기 외부 전자 장치로 상기 무선 통신 모듈의 식별 정보를 제공하여, 상기 외부 전자 장치를 상기 무선 통신 모듈의 위치 정보를 검출하기 위한 기준점으로 설정하여 상기 위치 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 스마트 안전 헬멧의 처리 방법.
제1항에 기재된 스마트 안전 헬멧을 이용한 안전 관리 시스템에 있어서:
통신망과;
작업자가 착용 가능하고, 상기 통신망을 통해 무선 통신 가능하도록 처리하는 무선 통신 모듈과, 착용한 작업자의 뇌파 측정 정보를 측정하는 뇌파 측정 센서를 구비하여, 작업자의 헬멧 착용 여부, 위치 정보 및 작업자의 상태에 대한 데이터를 수집하는 스마트 안전 헬멧과;
상기 무선 통신 모듈을 통하여 상기 스마트 안전 헬멧으로부터 상기 위치 정보와 상기 뇌파 측정 정보를 포함하는 데이터를 수집하는 무선 중계기와;
상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자가 구비하는 작업자 단말기 및;
상기 통신망을 통하여 상기 무선 중계기 또는 상기 작업자 단말기로부터 상기 위치 정보와 상기 뇌파 측정 정보를 포함하는 상기 데이터를 받아서 상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자의 위치와 상태를 모니터링하도록 처리하는 관리 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 관리 시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 스마트 안전 헬멧은 진동 또는 전기 자극을 발생하는 알람 발생부를 더 구비하되;
상기 관리 서버는;
상기 위치 정보와 상기 뇌파 측정 정보를 분석하여 상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자의 이동 경로에 따른 위치 데이터와, 작업자의 상태를 파악하여 작업자에게 이상이 발생되면, 상기 작업자 단말기 및 상기 알람 발생부 중 적어도 하나로 알람 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 안전 관리 시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 관리 서버는 상기 뇌파 측정 정보를 통해 작업자의 상기 스마트 안전 헬멧 착용 여부, 현장 출입 시간을 인식하여 근태 관리를 더 처리하는 것을 특징으로 하는 안전 관리 시스템.
제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 관리 서버는;
상기 통신망을 통해 상기 무선 중계기와 상기 작업자 단말기와 상호 데이터 통신 가능하도록 제공되는 통신부와;
상기 무선 중계기 또는 상기 작업자 단말기로부터 전송된 상기 위치 정보와 상기 뇌파 측정 정보를 받아서 수집 및 분석하고, 실시간으로 작업자의 위치 및 상태를 모니터링하도록 처리하는 안전 관리 프로그램과, 상기 무선 중계기 또는 상기 작업자 단말기를 통하여 상기 위치 정보에 따른 작업자의 이동 경로를 산출하는 위치 검출 알고리즘을 저장하는 저장부와;
상기 스마트 안전 헬멧을 식별하는 식별 정보와, 상기 식별 정보와 매칭되는 작업자 정보와, 상기 위치 정보와, 상기 뇌파 측정 정보를 적어도 저장하는 데이터베이스 및;
상기 안전 관리 프로그램 및 상기 위치 검출 알고리즘을 처리하여 상기 관리 서버가 상기 무선 중계기와 상기 작업자 단말기들과 연계 처리되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 관리 시스템.
제1항에 기재된 스마트 안전 헬멧을 이용한 안전 관리 시스템의 처리 방법에 있어서:
무선 통신 모듈과 뇌파 측정 센서 및 알람 발생부를 구비하는 스마트 안전 헬멧이 활성화되면, 무선 중계기를 통해 상기 스마트 안전 헬멧의 위치 정보를 결정하는 단계와;
상기 뇌파 측정 센서를 통해 실시간으로 상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자의 뇌파 측정 정보를 측정하는 단계와;
상기 무선 통신 모듈을 통하여 상기 위치 정보와 상기 뇌파 측정 정보를 포함하는 데이터를 상기 무선 중계기로 전송하는 단계와;
상기 무선 중계기가 전송된 상기 데이터를 수집하고, 수집된 상기 데이터를 상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자가 구비하는 작업자 단말기로 전달하는 단계와;
상기 작업자 단말기로부터 전달된 상기 데이터를 관리 서버로 전송하는 단계 및;
상기 관리 서버가 상기 작업자 단말기로부터 전송된 상기 데이터를 수집하고, 수집된 상기 데이터를 분석하여 작업자의 위치 및 상태를 실시간으로 모니터링하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 관리 시스템의 처리 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 처리 방법은;
상기 관리 서버가 상기 뇌파 측정 정보와 상기 위치 정보를 분석하여 상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자에게 알람 정보를 전송할지를 판별하는 단계와;
판별 결과, 작업자의 위치 및 상태에 이상이 발생되면, 상기 알람 정보를 상기 작업자 단말기 및 상기 스마트 안전 헬멧 중 적어도 하나로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 관리 시스템의 처리 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 처리 방법은;
상기 스마트 안전 헬멧으로 상기 알람 정보가 전송되면, 작업자에게 진동 또는 전기 자극을 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 관리 시스템의 처리 방법.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
상기 처리 방법은;
상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자의 상기 작업자 단말기가 상기 알람 정보를 받지 못하면, 상기 무선 중계기를 통해 상기 작업자 단말기 중 상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자와 가장 인접한 위치의 다른 작업자 단말기를 검출하는 단계와;
상기 다른 작업자 단말기로 상기 알람 정보를 재전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 관리 시스템의 처리 방법.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
상기 처리 방법은;
상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자의 상기 작업자 단말기가 상기 무선 중계기의 통신 범위를 벗어나면, 상기 작업자 단말기의 위치 정보를 상기 관리 서버로 전송하여 상기 스마트 안전 헬멧을 착용한 작업자의 위치를 파악하도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 관리 시스템의 처리 방법.